车床铣键槽的工装设计分析

吴亚宇

摘要：本文从键槽铣削加工的角度出发，在介绍工装设计方案、设计重点的基础上，分析该工装的加工方法与原理，总结设计过程中技术人员需要重视的部分，并以孔内加工键槽为例，对该工装的实际应用进行说明，旨在为企业通过铣削工艺批量生产键槽或同类工件提供参考。

关键词：工艺装备；车床；铣削技术；键槽

一、研究背景

键槽和键共同组成键连接，其中，键负责连接轴和传动件，通过轴向固定的方式，确保轴、传动件同向运动。研究发现，只有严格控制键槽精度，才能保证键轴向固定效果理想且连接可靠，借助专用夹具固定键槽，可使键槽精度、加工速度得到大幅度提高，由此可见，对专用工装进行设计很有必要。现阶段，仍有少数小型企业由于未配置相应加工车床，无法独立完成加工键槽的项目，传统观念认为，仅有铣床能够加工键槽，事实并非如此，只要以车床性能、内部结构为依据，在指定位置增设夹具，便能够做到一机多用。鉴于此，技术人员结合键槽特点、加工条件，设计了相应的铣削夹具，只需将该夹具固定在车床对应位置，便可使车床具有铣削键槽的功能，在增强车床经济性、实用性的前提下，为企业创造更加可观的效益。

二、工装设计说明

（一）设计方案

要想使企业既有车床具有铣削键槽的功能，需要考虑以下几个问题：首先，如何将车床主轴所产生扭矩转变成铣削动力，并将铣削动力快速传递到夹具上，使夹具长时间维持稳定、高效的运行状态。其次，如何保证铣削进给效率、加工键长以及整体的表现能够满足客户需求。最后，如何确保铣削键槽垂直度、水平度科学，键深及键宽准确。在本项目中，技术人员所设计工装结构共包括11个构件，分别是铣削头、传动支架、滑块、立柱机架、花键传动轴、万向联轴节、车床卡盘、中拖板、走刀箱、导轨、带有沟槽的平台。

通过分析可知，该工装的创新之处在于将既有车床中拖板上方构件全部拆除，并对中拖板进行改造，确保立柱支架能够得到有效固定。该工装结构大致分为四部分，首先是万向传动轴，其次是传动支架，再次是立柱机架，最后是铣削头，将该夹具固定在车床上，便能够对键槽进行铣削。其中，夹具主体材料为A级碳钢，通过锻压制成，其尺寸与车床所搭载方刀架的尺寸相同，螺杆孔形状、规格与方刀架内孔一致。

（二）核心构件设计

1.夹具体

作为夹具核心构件，夹具体一面和车床相连，其他面则固定有不同种类的装置及构件。铣削加工期间，夹具体往往要承受惯性、振动和重力等多种作用力，只有确保夹具体刚度及强度达标，才能使工件精度得到保障，因此，在设计工装时，技术人员应重点关注夹具刚度，以免由于刚度不足致使工件变形。现将设计夹具体的要求归纳如下：

夹具体构造取决于车床加工方式、运行参数，目前，市面上常见的夹具体有两种，分别是固定夹具体、旋转夹具体，前者往往与工作台相连，后者则与主轴相连，应当酌情选用。

通过焊接所制成夹具体厚度应控制在8～15mm之间，铸造夹具体厚度以15～30mm为宜。

技术人员应保证夹具体内部构造紧凑且简单，尺寸固定，剩余变形处于可控范围。提出该要求的原因是一味地提高夹具体刚度，将使其构造变得更加复杂，只有从整体出发，对夹具体刚度、强度加以确定，并在此基础上，对其重量、尺寸加以调整，才能取得理想效果。

夹具体应兼具良好的性能及外观，热处理过程中，需要仔细清理加工区域，热处理结束后，尽快在铸件表面均匀涂刷油漆，隔绝外界空气，延长铸件使用寿命。

最大程度上提高夹具体工艺性和精度，将安装面作为基准，对其他各面进行设计，为批量制作、日常使用和养护维修提供便利。正常情况下，该构件装配外表均应设置凸面，凸面高度在3～5mm之间，其作用是有效解决加工面积过大致使加工